Comment mesurer la couverture radio en intérieur avec un analyseur de spectre

  • Un analyseur de spectre portable permet de mesurer la couverture radio d’un signal dans une zone donnée.
  • L’analyseur de spectre doit être employé conjointement à des outils de cartographie et un récepteur GPS ainsi qu’un logiciel de traitement approprié.
  • Il est aujourd’hui possible de mesurer la couverture radio d’un réseau communication en intérieur (ou indoor) lorsque le signal GPS n’est pas disponible.
  • Anritsu présente dans cet article la façon de mesurer avec un analyseur de spectre la couverture radio d’un réseau aussi bien à l’intérieur des bâtiments que dans un tunnel.

 

Auteur : José María Pindado Buendía, ingénieur d’application chez Anritsu

 
L’un des principaux problèmes des opérateurs des réseaux de télécommunication est la couverture géographique de leurs stations de base, comme indicateur essentiel de leur qualité du service. Chaque problème affectant potentiellement la couverture du réseau doit être analysé pour essayer d’en trouver l’origine et de le résoudre le plus rapidement possible. Les problèmes d’intermodulation passive (PIM), les réflexions et interférences font par exemple partie des dysfonctionnements pouvant affecter la couverture radio du réseau.

C’est la raison principale pour laquelle les mesures de couverture radio sont considérées comme essentielles pour le déploiement ou l’exploitation d’un réseau. Ces mesures valident les modèles de propagation utilisés dans le réseau, en vérifiant si toutes les suppositions sont correctes, et s’il sera possible de se connecter à la station de base depuis chaque point du réseau.

Les mesures de couverture se révèlent primordiales pour tous les réseaux définis comme réseaux de services critiques, tels que ceux dédiés aux forces de police, aux pompiers ou à des systèmes de sécurité. Tous ces réseaux obéissent à des exigences très strictes en terme de couverture radio, définies par la règlementation propre à chaque pays, et en terme de couverture minimale, en intérieur ou en extérieur, dans une zone donnée. C’est là que les outils de couverture fournis par les fabricants d’instruments de test et mesure jouent un rôle capital.

La mesure de la couverture en extérieur (ou outdoor) est une option couverte par de nombreux analyseurs de spectre portables disponibles sur le marché. Un récepteur GPS couplé à une antenne GPS, le tout connecté à un analyseur de spectre, ainsi qu’une forme quelconque d’intégration avec des outils de cartographie sont nécessaires, afin que la puissance reçue ou les mesures de la puissance en réception du signal (dites RSSI, pour Received Signal Strength Indication) puissent être cartographiées sur un point précis d’une carte.

Des outils d’exportation constituent un plus, pour intégrer les mesures obtenues à un logiciel standard, comme Google Earth, Excel, ou autre. La carte est ensuite sauvegardée dans l’analyseur de spectre, dans la mémoire interne de l’appareil ou sur une clé USB, pour pouvoir être chargée et affichée à l’écran. Le GPS montre la position actuelle sur une carte, en y associant un symbole (qui peut être une croix, un point ou autre, qui représente votre position). Après quoi, il suffit de configurer le taux de répétition, pour la collecte des données, de commencer la procédure tout en parcourant en voiture la zone à caractériser.

mesurer la couverture radio.

Ces données collectées s’affichent sous forme d’une suite de points colorés sur la carte le long du parcours effectué, accompagné d’informations pertinentes telles que l’heure, la latitude, la longitude, et les valeurs RSSI, BER, SINAD et autres valeurs RF selon le type de mesure que l’opérateur est en train d’effectuer. Afin de faciliter la génération de rapports, de nombreux appareils de couverture permettent d’exporter ces données enregistrées sous forme de fichier .csv ainsi que sous forme de fichiers .kml compatibles avec le logiciel Google Earth. Les données sauvegardées peuvent ainsi être intégrées à Google Earth afin d’accéder aux mesures et de pouvoir les traiter au moment opportun.

Dans de nombreux cas, la cartographie de la couverture du signal en intérieur est également possible avec ce type d’option de cartographie, à l’aide de fichiers .jpg utilisés comme plan de l’intérieur des bâtiments, en réalisant les mesures manuellement en appuyant sur l’écran à chaque fois que l’utilisateur le souhaite, pour stocker les données RSSI que l’analyseur de spectre mesure à une fréquence spécifique et à un moment précis. Plus l’utilisateur tape sur l’écran, plus le nombre d’informations stockées sera important. Avec cette façon de procéder, l’utilisateur peut créer manuellement une carte de couverture en indoor sans avoir besoin d’un récepteur GPS, simplement en utilisant des cartes au format .jpg et en plaçant son doigt sur le plan affiché à l’écran pour indiquer sa position. Cependant, la processus peut s’avérer fastidieux pour des mesures de couverture radio en intérieur. D’autres systèmes ont fait leur apparition sur le marché, qui utilisent des capteurs de localisation, intégrant une boussole, un gyroscope, un accéléromètre, un altimètre et un magnétomètre. Tous ces modules fournissent au système des informations précises sur la position de l’utilisateur à chaque instant, ainsi que sur ses déplacements.

mesurer la couverture radio

Dans ce cas, le capteur de localisation est contrôlé et calibré par une tablette externe (ou un smartphone) qui est également connectée à l’analyseur de spectre, sur laquelle est installé le logiciel de cartographie et les algorithmes de localisation. Idéalement, les mesures sauvegardées sont intégrées à une plateforme de cartographie standard, avec également les mesures de couverture du signal en extérieur, de sorte que la génération de rapport soit simplifiée. C’est le cas module de localisation NEON, un système qui permet la mesure automatique de la couverture 3D en intérieur, qui utilise un capteur de localisation et qui stocke toutes les données mesurées sur un serveur.

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Couverture de signal sous tunnels

Une fois la couverture de signal en extérieur et à l’intérieur des bâtiments résolue, il restait encore un type d’environnement qui pouvait bénéficier des mesures de couverture radio, à savoir : les tunnels. Bien que les mesures de couverture dans les tunnels puissent, bien entendu, être réalisées avec n’importe quel outil de mesure de couverture de signal en intérieur, cela prendrait trop de temps à réaliser en marchant. Les tunnels peuvent en effet s’étendre sur plusieurs kilomètres, en général selon des plans géométriques, et sont bien souvent utilisés en continu, que ce soit par des trains des métros ou par des voitures. L’idée est donc de réaliser les mesures de couverture aussi rapidement que possible, et, si possible, sans avoir besoin de stopper le trafic. Il faut donc un système monté à bord d’un véhicule, capable de relever et de stocker les mesures aussi rapidement que possible, et de façon automatique.

Anritsu a collaboré récemment au développement d’un système de déclenchement qui s’intègre à l’analyseur de spectre portable et le contrôle à distance permettant de réaliser les mesures RSSI à chaque fois que le système de déclenchement envoie un signal à l’analyseur de spectre. Dans ce cas, la vitesse de la mesure et le nombre de relevés réalisé par l’unité est limité par la capacité de traitement de l’analyseur de spectre lui-même et non par l’agilité de l’opérateur.

mesurer la couverture radio

En conséquence, il suffit d’un signal de déclenchement pour déclencher les mesures RSSI réalisées par l’analyseur de spectre. Pour cela, Anritsu a travaillé sur deux options. D’une part, un signal de déclenchement en provenance du bus CAN standard, présent sur toutes les voitures, qui transporte les informations en fonction de la vitesse du véhicule lui-même. Et d’autre part, un signal de déclenchement pouvant être une impulsion standard émise par n’importe quel système sur une fréquence spécifique. Il existe donc deux modules de déclenchement différents, appelées boîtier de déclenchement iTr et cTr.

Quand les mesures sont effectuées à l’aide d’une voiture, avec l’analyseur de spectre et le boîtier de déclenchement connectés au bus CAN du véhicule, le paramétrage du système de mesure est illustré ci-dessous :

mesurer la couverture radio

Le boîtier de déclenchement est directement connecté à l’interface ODB2 du bus CAN du véhicule, recevant les informations relatives à la vitesse à laquelle roule la voiture. Ces informations sur la vitesse seront utilisées par le logiciel installé sur l’ordinateur portable pour déclencher les mesures sur l’analyseur de spectre.

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L’interface utilisateur pour le logiciel de commande du module de déclenchement doit être configurée. Parmi les paramètres typiques nécessaires pour effectuer les mesures, il y a :
• La fréquence centrale
• Le niveau de référence
• RBW & VBW (largeur de bande de résolution et largeur de bande vidéo)
• L’atténuation due au câble coaxial utilisé
• La distance entre chaque mesure

Une fois le l’analyseur de specyre connecté à l’ordinateur portable (via USB ou TCP/IP) ainsi que le module de déclenchement, l’interface utilisateur affiche la vitesse de déplacement du véhicule, ainsi que les mesures horodatées collectées, accompagnées des données de distance pour chaque mesure. Bien entendu, toutes ces mesures peuvent être enregistrées et exportées dans un fichier .txt ou .csv, pour pouvoir être traitées ultérieurement.

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Si les mesures sont effectuées sans utiliser de voiture, et donc sans bus CAN, le module de déclenchement iTr peut être utilisé. Il utilise un signal typique en onde carrée pour déclencher les mesures, et se synchronise avec la vitesse du véhicule, qui est généralement un train ou une rame de métro.

L’interface utilisateur est exactement identique à celle utilisée pour les mesures avec un bus CAN, à la différence près que dans ce cas, on peut également y définir le nombre de déclenchements nécessaire pour réaliser les mesures. Il est donc possible d’augmenter ou de diminuer la vitesse d’enregistrement des mesures manuellement.

Anritsu offre ainsi une gamme d’outils de mesure afin d’enregistrer la couverture radio d’un réseau selon une grande variété de scénarios possibles. Les mesures de couverture d’un signal en extérieur sont couvertes par l’option 031 sur n’importe quel analyseur de spectre portable, la couverture 3D à l’intérieur des bâtiments est réalisée à l’aide du module de localisation NEON associée à n’importe quel analyseur de spectre du constructeur japonais, et désormais, la mesure de couverture d’un signal dans des tunnels peut également être effectuée grâce à ce boîtier de déclenchement connecté à un analyseur de spectre portable ou au MS27101A.
 

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